Selbst erfahrenen Wissenschaftler*innen sind anscheinend nicht auf alles gefasst, das ihnen bei ihren Untersuchungen des Mars begegnet. Der jüngste Fund ist ein besonderes Phänomen, das so nur auf dem roten Planeten auftritt. Die Schallgeschwindigkeit verhält sich an der Oberfläche nämlich anders als erwartete.
Mars: Plötzliche Änderung der Schallgeschwindigkeit
Mithilfe von Equipment, das der Mars-Rover Perseverance bereitstellt, konnten Forschende die Atmosphäre des roten Planeten näher untersuchen. Diese unterscheidet sich demnach in einem Punkt ganz besonders von jener auf der Erde. Höhere Töne scheinen sich durch sie schneller fortzubewegen als Basstöne.
Veröffentlicht wurden die Ergebnisse bei der 53. Lunar and Planetary Science Conference von dem Planetenforscher Baptiste Chide vom Los Alamos National Laboratory. Die Ursache des Phänomens sind ihm zufolge hohe Temperaturfluktuationen auf der Oberfläche des Mars.
Schallgeschwindigkeit ist keine feste Größe
Dass die Schallgeschwindigkeit unterschiedlich sein kann, ist nicht neu. Sie hängt von der Dichte und Temperatur des Mediums ab, über das sie sich fortbewegt, wie ScienceAlert berichtet. So liegt sie in unserer Atmosphäre bei 20 Grad Celsius beispielsweise bei 343 Metern pro Sekunde. Im Wasser bei gleicher Temperatur dagegen bei 1.480 Metern pro Sekunde oder bei 5.100 Metern pro Sekunden in Stahl.
Die Atmosphäre auf dem Mars ist deutlich dünner als auf der Erde. Eine andere Schallgeschwindigkeit ist allein deshalb schon vorgegeben. Die Schicht direkt über der Marsoberfläche, die sogenannte Peplopause, sorgt aber für eine unerwartete Besonderheit. Hier entstehen am Tag durch die Erwärmung der Oberfläche Aufwinde, die starke Turbulenzen zur Folge haben.
Messungen zeigen Mars-Eigenart
Durch die Messungen der Schallgeschwindigkeit mit den Instrumenten des Mars-Rovers bestätigte sich zunächst, dass diese in der Atmosphäre nahe der Oberfläche rund 240 Meter pro Sekunde beträgt. Zugleich zeigte sich jedoch auch die inzwischen bekannte und nur auf dem Mars beobachtete Eigenart:
„Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften der Kohlendioxidmoleküle bei niedrigem Druck hat der Mars die einzige terrestrische Planetenatmosphäre im Sonnensystem, die eine Veränderung der Schallgeschwindigkeit inmitten der hörbaren Bandbreite (20 Hertz bis 20.000 Hertz) aufweist.“
Bericht „Sound Speed on Mars measured by the SuperCam microphone on Perseverance“
Bei Frequenzen über 240 Hertz haben die Vibrationsmodi der Kohlendioxidmoleküle, die durch Kollision aktiviert werden, nicht genug Zeit, um zu ihrem originären Status zurückzukehren. Dadurch bewegt sich Schall auf höheren Frequenzen um mehr als zehn Meter pro Sekunde schneller.
Die Forschenden wollen nun weitere Untersuchungen anstellen, um den Einfluss täglichen und jahreszeitlichen Veränderungen auf die Schallgeschwindigkeit zu beobachten.
Quellen: 53. Lunar and Planetary Science Conference: „Sound Speed on Mars measured by the SuperCam microphone on Perseverance„, ScienceAlert
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